tela ng Kevlar. Kevlar fabric: materyal na mas malakas kaysa sa bakal Para saan ang Kevlar?
Ang Kevlar fiber ay may katangian na gintong dilaw na kulay. Ang diameter ng elementary fiber ay 10 microns.
Kevlar K-29 (1975) - ginagamit sa industriya para sa paggawa ng mga cable, brake pad, personal armor at armor para sa mga sasakyang panglaban. Ang Kevlar K49 ay isang tatak ng high-modulus fiber na ginagamit sa industriya ng cable, para sa paggawa ng fiber optic braiding, para sa paggawa ng mga lubid, at para sa plastic reinforcement. Ang Kevlar K100 ay factory dyed yarn. Kevlar K119 - mataas na pagpahaba, nababaluktot at nadagdagan ang lakas ng pagkapagod. Ang Kevlar K129 ay isang grado ng high-strength armor fiber. Ang Kevlar AP ay 15 porsiyentong mas malakas kaysa sa K-29. Ang Kevlar XP ay isang komposisyon batay sa isang mataas na lagkit na resin at ang bagong KM2plus fiber. Kevlar KM2(1992) - tatak ng fiber para sa paggawa ng tela na nakakatugon sa mga kinakailangan para sa body armor at body armor.
Aplikasyon [ | ]
Ang materyal ay orihinal na binuo para sa pagpapatibay ng mga gulong ng kotse, kung saan ito ay ginagamit pa rin ngayon. Bilang karagdagan, ang Kevlar ay ginagamit bilang isang reinforcing fiber sa mga composite na materyales, na malakas at magaan.
Ang Kevlar ay ginagamit upang palakasin ang tanso at fiber optic na mga cable (isang sinulid sa buong haba ng cable na pumipigil sa pag-unat at pagkasira ng cable), sa mga speaker cone, at sa prosthetic at orthopedic na industriya upang mapataas ang wear resistance ng mga bahagi ng carbon hibla ng paa.
Ang Kevlar fiber ay ginagamit din bilang isang reinforcing component sa halo-halong tela, na nagbibigay ng mga produktong gawa mula sa mga ito na lumalaban sa nakasasakit at mga impluwensya sa pagputol; lalo na, ang mga guwantes na proteksiyon at mga pagsingit ng proteksyon sa sportswear (para sa mga motorsports, snowboarding, atbp.) ay ginawa mula sa naturang mga tela . ). Ginagamit din ito sa industriya ng sapatos upang gumawa ng mga anti-puncture insoles.
Proteksyon ng personal na sandata[ | ]
Mga fragment ng isang Kevlar fabric-polymer helmet na ginamit sa labanan upang sumipsip ng enerhiya ng pagsabog ng granada, hilagang-silangan ng Iraq, 2004. Nailigtas ang mga tauhan ng squad, napatay si Corporal Dunham, na nagtakip ng granada gamit ang kanyang helmet.
Ang mga mekanikal na katangian ng materyal ay ginagawang angkop para sa paggawa ng personal armor protection (PIB) - body armor at body armor. Ang pananaliksik sa ikalawang kalahati ng 1970s ay nagpakita na ang Kevlar-29 fiber at ang mga kasunod na pagbabago nito, kapag ginamit sa anyo ng multilayer fabric at plastic (fabric-polymer) na mga hadlang, ay nagbibigay ng pinakamahusay na kumbinasyon ng rate ng pagsipsip ng enerhiya at tagal ng pakikipag-ugnayan sa striker, sa gayon ay nagbibigay ng medyo mataas, dahil sa masa ng balakid, mga tagapagpahiwatig ng bulletproof at anti-fragmentation resistance. Ito ay isa sa mga pinakatanyag na gamit ng Kevlar.
Ang Kevlar ay may medyo mababang timbang, ngunit isang makabuluhang puwersa ng panloob na alitan, na nagbibigay-daan sa mabilis mong mawala ang kinetic energy sa panahon ng isang banggaan, na nagiging init. Kasabay nito, dahil sa pagiging manipis nito, hindi nito napigilan ang mga matutulis at mabibigat na bagay na may malaking salpok, halimbawa, isang bala ng rifle o isang talim ng bayonet. Para sa kadahilanang ito, sa modernong army body armor ito ay pinagsama sa karagdagang mga proteksiyon na plato na gawa sa bakal, titanium o keramika, na panandalian, ngunit maaaring magligtas ng buhay ng isang sundalo sa labanan, pati na rin sa mga elemento na sumisipsip ng shock upang mabawasan ang baluti epekto ng projectiles.
Noong 1970s, isa sa pinakamahalagang pagsulong sa pagbuo ng body armor ay ang paggamit ng Kevlar fiber reinforcement. Ang pagbuo ng Kevlar body armor ng US National Institute of Justice ay naganap sa loob ng ilang taon sa apat na yugto. Sa unang yugto, ang hibla ay nasubok upang matukoy kung maaari nitong ihinto ang isang bala. Ang ikalawang yugto ay upang matukoy ang bilang ng mga layer ng materyal na kailangan upang maiwasan ang pagtagos ng mga bala ng iba't ibang kalibre at paglalakbay sa iba't ibang bilis, at upang bumuo ng isang prototype na vest na may kakayahang protektahan ang mga empleyado mula sa mga pinakakaraniwang banta: .38 Espesyal at .22 Mahaba Mga bala ng kalibre ng rifle. Noong 1973, isang pitong-layer na Kevlar fiber vest ang binuo para sa field testing. Napag-alaman na kapag basa, ang mga proteksiyon na katangian ng Kevlar ay lumala. Ang kakayahang protektahan laban sa mga bala ay nabawasan din pagkatapos ng exposure sa ultraviolet light, kabilang ang sikat ng araw. Ang dry cleaning at bleach ay negatibong nakakaapekto sa mga katangian ng proteksyon ng tela, tulad ng paulit-ulit na paghuhugas. Upang malampasan ang mga problemang ito, binuo ang isang waterproof vest na may patong na tela upang maiwasan ang pagkakalantad sa sikat ng araw at iba pang mga nakakapinsalang salik.
Paggawa ng barko [ | ]
Mula noong unang bahagi ng 1990s, naging laganap ang Kevlar sa paggawa ng mga barko. Dahil sa mga teknolohikal na paghihirap at ang presyo ng Kevlar, ito ay ginagamit nang pili. Halimbawa, sa bahagi lamang ng kilya o sa mga tahi. Maraming mga tagagawa (tulad ng mga shipyards BAIA Yachts, Blue water, Dolphin, Danish yacht, Zeelander Yachts), na gumagawa ng hindi napakaraming bilang ng mga yate bawat taon, ay sistematikong lumipat sa paggamit ng Kevlar. Ang isa sa mga nangunguna sa paggawa ng mga yate ng Kevlar ay [ kanino?] Italian shipyard Cranchi, na gumagawa ng mga Kevlar yacht na may sukat mula 11 hanggang 21 metro.
Ang mga modernong high-tech na materyales ay lalong ginagamit sa iba't ibang industriya. Isa sa mga ito ay Kevlar fabric. Ang elementong ito ay nakikilala mula sa iba pang paraan sa pamamagitan ng mahusay na pagtutol nito sa parehong alitan at pinpoint na epekto. Kaya, sa mga pinagsama-samang materyales ito ay madalas na pinagsama sa iba't ibang mga materyales; sa turn, sa industriya ng tela, ang Kevlar na tela ay natagpuan ang malawak na aplikasyon. Ang nasabing high-tech na materyal tulad ng Kevlar ay ginagamit para sa pananahi ng mga jacket, maong, guwantes, para sa paggawa ng mga cable at marami pa.
Mga katangian ng tela ng Kevlar
Ang tela ng Kevlavr ay aktibong ginagamit bilang isang reinforcing agent para sa iba't ibang mga composite na materyales. Ang tela ng Kevlar ay may mataas na lakas, na may napakababang timbang. Ang ganitong produkto ay hindi lamang nawawala ang mga katangian nito sa ilalim ng impluwensya ng mababang temperatura (ang limitasyon ng temperatura ay -190 degrees), ngunit nakakakuha din ng karagdagang lakas.
Ang pagkakalantad sa mataas na temperatura ay hindi rin magdudulot ng malaking pinsala sa tela ng Kevlar, dahil ang temperatura ng pagkasira nito ay mula sa +430 hanggang +480 degrees. Bukod dito, ang temperatura ng pagkasira ay ganap na nakasalalay sa oras at intensity ng pag-init. Upang mabawasan ang gastos ng mga natapos na produkto, ang produksyon ng mga pinagsamang tela ay itinatag, kung saan ang fiberglass o mga hibla ng karbon ay idinagdag. Ang tela ng Kevlar ay ganap na walang banta sa kalusugan ng tao.
Ang mataas na paglaban sa init at lakas ng tela ng Kevlar ay nagpapahintulot na magamit ito para sa paggawa ng mga uniporme para sa mga bumbero. Dahil sa ang katunayan na ang Kevlar ay 5 beses na mas malakas kaysa sa bakal (sa parehong timbang), naging posible na gamitin ito para sa paggawa ng body armor. Ito ay mga espesyal na proteksiyon na aparato, ang kanilang medyo matagumpay na produksyon, na higit na nag-ambag sa katanyagan ng tela ng Kevlar. Ngayon ang naturang materyal ay ginagamit sa iba't ibang mga industriya, kabilang ang aerospace.
Pagpapatakbo ng tela ng Kevlar
Sa pang-araw-araw na buhay, natagpuan din ni Kevlar ang napakalawak na aplikasyon. Kadalasan ito ay ginagamit nang tumpak kung saan kinakailangan ang mataas na pagtutol sa mababa at mataas na temperatura, at, nang naaayon, ang pinakamataas na lakas nito. Karaniwan, ang tela ng Kevlar ay ginagamit upang makagawa ng iba't ibang kagamitan para sa mga atleta (helmet, lubid, guwantes, atbp.). Bilang karagdagan, tulad ng nabanggit kanina, ang tela ng Kevlar ay aktibong ginagamit sa paggawa ng mga composite na materyales.
Gayunpaman, sa mga tuntunin ng mga tagapagpahiwatig ng temperatura at lakas, ang Kevlar ay bahagyang mas mababa kaysa sa carbon fiber, ngunit sa parehong oras, mas mahusay na pinahihintulutan nito ang mga baluktot na naglo-load. Sa pagtatangkang pagsamahin ang mga katangian ng dalawang materyales na ito, ang pinagsamang mga tela ng Kevlar ay nilikha, na may humigit-kumulang pantay na halaga ng parehong mga materyales. Ang ganitong mga tela ay napakahusay na pinahihintulutan ang nababanat na pagpapapangit. Ngunit ang carbon-Kevlar na tela ay nawawalan ng lakas, may bahagyang mas timbang at hindi pinahihintulutan ang pakikipag-ugnay sa tubig nang napakahusay.
Gayunpaman, ang kumbinasyon ng mga epoxy resin na may tela ng Kevlar ay hindi perpekto. Ang ganitong mga resin ay may posibilidad na "kumuha" ng kahalumigmigan at maipon ito sa kanilang sarili. Kapag nakikipag-ugnay sa tubig, ang Kevlar ay makabuluhang nawawala ang mga katangian nito, na napakataas sa kanyang tuyong estado. Bilang karagdagan, ang ultraviolet light ay isang katalista na nagpapababa sa habang-buhay ng bahagi ng Kevlar.
Iyon ang dahilan kung bakit ipinapayong gamitin lamang ang Kevlar sa ilang mga kundisyon (gamit ang ganap na lahat ng mga positibong katangian ng materyal), na hindi aktwal na binabawasan ang pangangailangan nito sa kasalukuyang panahon. Ang tela ng Kevlar ay ginagamit para sa pananahi ng mga espesyal na damit ng konstruksiyon (mga guwantes ng pagpupulong, mga welding na oberols, atbp.).
Ang Kevlar ay isang rehistradong trademark ng para-aramid synthetic fiber at kabilang sa malawak na grupo ng mga aramid fibers gaya ng Nomex at Technora. Binuo ng DuPont noong 1965, ang materyal na ito na may mataas na lakas ay unang na-komersyal noong unang bahagi ng 1970s bilang kapalit ng bakal sa mga gulong ng karera. Karaniwan, ang Kevlar ay ipinamamahagi sa anyo ng mga cable o tela, na maaaring magamit nang nag-iisa o bilang isang elemento sa mga pinagsama-samang materyales.
Sa kasalukuyan, ang Kevlar ay may maraming mga aplikasyon, mula sa mga gulong ng bisikleta at mga layag ng mga yate at iba pang mga barko hanggang sa nakasuot ng katawan (dahil sa mataas na tensile strength-to-weight ratio nito; sa indicator na ito, ang Kevlar ay 5 beses na mas mataas kaysa sa bakal). Ginagamit din ito ng prosthetic at orthotic na industriya upang mapataas ang wear resistance ng carbon fiber foot parts. Kevlar ay ginagamit upang gumawa ng speaker cone.
Ang isang katulad na hibla na tinatawag na Twaron, na may humigit-kumulang na parehong istraktura ng kemikal, ay binuo ng mga espesyalista sa Akzo noong 70s ng huling siglo, at nagsimula ang komersyal na produksyon nito noong 1986. Sa kasalukuyan, ang Twaron fiber ay ginawa ng Teijin.
Ang polyparaphenylene terephthalamide - na ibinebenta sa ilalim ng tatak na Kevlar - ay naimbento ng Polish-American chemist na si Stephanie Kwolek habang siya ay nagtatrabaho sa DuPont. Ang dahilan para sa pagsisimula ng pagbuo ng isang bagong sangkap ay ang kakulangan sa paggawa ng gasolina sa oras na iyon. Noong 1964, nagsimulang maghanap ang grupo ni Kwole ng bagong magaan, matibay na hibla para magamit sa magaan ngunit matibay na gulong. Sa oras na iyon siya ay nagtatrabaho sa isang bilang ng mga polymer - polybenzamide at poly/p-phenylene terephthalate. Batay sa mga sangkap na ito, ang mananaliksik ay nakakuha ng hibla na, hindi katulad ng naylon, ay hindi malutong. Noong 1971, isang modernong halimbawa ng Kevlar ang nakuha. Gayunpaman, hindi aktibong kasangkot si Kwole sa pagbuo ng mga produktong Kevlar at mga aplikasyon nito.
1. Kasaysayan
2 Produksyon
3 Istraktura at katangian
4 Mga katangian ng thermal
5 Aplikasyon
5.1 Proteksyon
5.1.1 Cryogenics
5.1.2 Baluti
5.1.3 Personal na kagamitan sa proteksyon
5.2 Mga kagamitang pang-sports
5.2.1 Sapatos
5.3 Musika
5.3.1 Kagamitan sa audio
5.3.2 Mga String
5.3.3 Tambol
5.4 Iba pang mga aplikasyon
5.4.1 Sumasayaw na may apoy
5.4.2 Mga kawali
5.4.3 Mga lubid, kable, kaluban
5.4.4 Pagbuo ng kuryente
5.4.5 Konstruksyon ng mga gusali
5.4.6 Mga preno
5.4.7 Mga kompensator ng temperatura at mga hose
5.4.8 Pisika ng butil
5.4.9 Mga Smartphone
6 Mga pinagsama-samang materyales
Produksyon
Ang Kevlar ay na-synthesize sa solusyon mula sa mga monomer na phenylene-1,4-diamine (p-phenylenediamine) at terephthaloyl chloride gamit ang isang condensation reaction. Ang hydrochloric acid ay isang by-product sa kasong ito. Ang resulta ay isang sangkap na may mga katangian ng mga likidong kristal, ang mga polymer chain na kung saan ay nakatuon sa isang direksyon, na nagpapahintulot sa pagbuo ng isang malakas na hibla. Ang Hexamethylphosphoramide (HMPA) ay orihinal na ginamit bilang isang polymerization solvent, ngunit para sa mga kadahilanang pangkaligtasan ay pinalitan ito ng DuPont ng isang solusyon ng N-methylpyrrolidone at calcium chloride. Dahil ang prosesong ito ay na-patent na ni Akzo (tingnan sa itaas) para sa produksyon ng Twaron, ang paglipat ng DuPont ay nag-trigger ng patent litigation.
Reaksyon ng phenylene-1,4-diamine (p-phenylenediamine) at terephthaloyl chloride na nagreresulta sa Kevlar
Ang produksyon ng Kevlar (polyparaphenylene terephthalamide) ay medyo mahal na proseso dahil sa mga paghihirap na nauugnay sa paggamit ng concentrated sulfuric acid na kinakailangan upang mapanatili ang water-insoluble polymer sa solusyon sa panahon ng synthesis at fiber formation nito.
Mayroong ilang mga grado ng Kevlar na magagamit:
Kevlar K-29 - ginagamit sa mga pang-industriyang aplikasyon tulad ng mga cable, asbestos substitutes, brake pad, armor ng katawan/sasakyan;
Ang Kevlar K49 ay isang high modulus material na ginagamit sa mga cable at ropes;
Kevlar K100 - may kulay na bersyon ng Kevlar;
Kevlar K119 - may mataas na pagpahaba, kakayahang umangkop at medyo mataas na lakas ng pagkapagod;
Kevlar K129 - nailalarawan sa pamamagitan ng mas mataas na lakas kumpara sa karaniwang Kevlar; malawakang ginagamit para sa mga ballistic na aplikasyon;
Kevlar AP - 15% mas mataas na tensile strength kaysa K-29;
Ang Kevlar XP ay isang kumbinasyon ng magaan na resin at KM2 fibers;
Kevlar KM 2 - pinahusay na mga katangian ng ballistic, na ginagamit sa paglikha ng armor.
Ang pagkakalantad sa ultraviolet component ng sikat ng araw ay humahantong sa pagkasira at pagkawatak-watak ng Kevlar. Samakatuwid, ito ay bihirang ginagamit sa labas nang walang proteksyon mula sa sikat ng araw.
Istraktura at katangian
Sa sandaling nabuo, ang mga hibla ng Kevlar ay may lakas na makunat na humigit-kumulang 3620 MPa at isang kamag-anak na density ng 1.44. Ang polimer ay may utang sa mataas na lakas nito sa maraming mga bono sa pagitan ng mga monomer. Ang mga bono na ito ay may mas malaking epekto sa mga katangian ng Kevlar kaysa sa mga puwersa ng van der Waals at haba ng kadena, na karaniwang nakakaapekto sa mga katangian ng iba pang mga sintetikong polimer at mga hibla tulad ng Dyneema. Ang pagkakaroon ng mga asing-gamot at ilang iba pang mga impurities, lalo na ang calcium, ay maaaring makaapekto sa mga katangian ng pangwakas na produkto, at sa panahon ng produksyon sinisikap nilang maiwasan ang pagsasama ng mga impurities sa komposisyon ng Kevlar.
Katangiang thermal
Ang Kevlar ay nagpapanatili ng lakas at pagkalastiko hanggang sa mga cryogenic na temperatura (-196°C). Sa katunayan, sa mababang temperatura ito ay nagiging mas malakas. Sa mas mataas na temperatura, ang lakas ng makunat ay agad na nababawasan ng mga 10-20%, at pagkatapos ng ilang oras ng tuluy-tuloy na pagkakalantad sa init, ang lakas ng makunat ay nababawasan pa. Halimbawa, sa 160 °C (320 °F), ang 10% pagbabawas sa lakas ay nangyayari pagkatapos ng humigit-kumulang 500 oras ng thermal exposure. Sa 260 °C (500 °F), nangyayari ang 50% pagbabawas sa lakas pagkatapos ng 70 oras na pagkakalantad sa pinagmumulan ng init.
Mga aplikasyon
Proteksyon
Cryogenics (physics ng mababang temperatura)
Ang Kevlar ay kadalasang ginagamit sa larangan ng pisika ng mababang temperatura. Ito ay dahil sa mababang thermal conductivity at mataas na lakas kumpara sa iba pang mga materyales na ginagamit upang lumikha ng mga suspensyon. Ang pinakakaraniwang paggamit ng Kevlar ay upang paghiwalayin ang reservoir ng paramagnetic salts mula sa core ng isang superconducting magnet upang mabawasan ang pagtagas ng init sa paramagnetic na materyal. Ginagamit din ito sa paglikha ng [structural] stiffeners o structural support para sa mga application kung saan kailangan ang mababang init na pagtagas.
baluti
Ang Kevlar ay isang medyo kilala at sikat na bahagi ng personal na baluti tulad ng mga helmet ng labanan, ballistic face mask at ballistic vests. Ang Kevlar ay isang mahalagang bahagi ng PASGT helmet at body armor at ang mga katumbas nito, na ginamit ng United States Armed Forces mula noong 1980. Kasama sa iba pang mga aplikasyon ng militar ang mga bulletproof mask na ginagamit ng mga guwardiya at balaclavas na ginagamit upang protektahan ang mga crew ng armored vehicle. Kahit na ang mga carrier ng sasakyang panghimpapawid na klase ng Nimitz ay gumagamit ng Kevlar armor sa mga mahahalagang espasyo. Kung isasaalang-alang natin ang sibilyan na paggamit ng materyal, dapat tandaan na ito ay ginagamit sa mga kagamitan upang protektahan ang mga manggagawa sa pagtugon sa emerhensiya kung ang saklaw ng kanilang aktibidad ay nagsasangkot ng pakikipag-ugnay sa mga bagay na may mataas na temperatura (halimbawa, paglaban sa sunog). Kasama rin sa lugar na ito ang body armor na gawa sa Kevlar, na ginagamit ng mga pulis, pribadong pwersang panseguridad ng mga pribadong organisasyon at mga espesyal na pwersa.
Ang ibig sabihin ng indibidwal na proteksyon
Ang Kevlar ay ginagamit upang gumawa ng mga guwantes, manggas, jacket, pantalon at iba pang mga item ng damit na idinisenyo upang protektahan ang mga gumagamit mula sa mga hiwa, gasgas at init. Ang proteksiyong gamit na gawa sa Kevlar ay kadalasang mas magaan at mas manipis kaysa sa mga katumbas na gawa sa mas tradisyonal na mga materyales.
Mga kagamitan sa palakasan
Ginagamit ito bilang panloob na lining para sa ilang gulong ng bisikleta upang makatulong na maiwasan ang mga pagbutas. Sa table tennis, ang mga layer ng Kevlar ay idinaragdag sa mga raket upang mapataas ang bounce at makatipid ng timbang. Ginagamit ito sa paggawa ng mga damit na pangkaligtasan para sa mga nakamotorsiklo, lalo na sa proteksyon sa balikat at siko. Sa Kyudo, ang Japanese art ng archery, ang Kevlar fibers ay maaaring gamitin upang lumikha ng bowstring. Sa kasong ito, ang materyal ay nagsisilbing alternatibo sa mas mahal na mga hibla ng abaka. Ang materyal na ito ay kadalasang ginagamit upang lumikha ng mga kable ng suporta para sa mga paraglider. Sa fencing, ginagamit ito upang lumikha ng mga proteksiyon na jacket, pantalon, breastplate at mga elemento ng maskara. Ang mga raket ng tennis ay kadalasang naglalaman din ng mga elemento ng Kevlar. Ginagamit pa ito sa mga layag para sa mga bangkang pangkarera na may mataas na pagganap. Ang Kevlar ay lalong ginagamit sa "peto" - ang malambot na takip na nagpoprotekta sa mga kabayong picador sa arena.
Sapatos
Sa unang pagkakataon sa industriya ng tsinelas, sinamantala ng Nike ang mga pagsulong sa teknolohiya ng paglikha ng mga produkto batay sa Kevlar. Ginamit ng mga espesyalista nito ang Kevlar sa isang serye ng mga sneaker ng Elite Series II (isang pinahusay na bersyon ng mas naunang bersyon ng mga basketball sneaker). Ginawa ito upang mabawasan ang pagkalastiko ng daliri ng sapatos. Noong nakaraan, ang naylon ay ginamit para sa layuning ito, ngunit ang Kevlar ay lumawak ng halos 1% kumpara sa naylon, na lumawak ng halos 30%. Gumagawa na ngayon ang kumpanya ng mga katulad na sapatos sa ilalim ng mga tatak ng LeBron, HyperDunk at Zoom Kobe VII. Gayunpaman, ang mga sneaker na ito ay ipinakilala sa isang hanay ng presyo na mas mataas kaysa sa average na halaga ng mga sapatos na pang-basketball.
Ginamit din ang Kevlar bilang speed control patch sa ilang Soap Shoes, at nagsilbing lace material para sa Adidas F50 adiZero Prime premium football boots.
Musika
Kagamitan sa tunog
Ang Kevlar ay natagpuan din na may mga kapaki-pakinabang na katangian ng tunog. Sa kasalukuyan, ang mga tela na nakabatay dito ay ginagamit upang lumikha ng mga diffuser para sa mga acoustic speaker (mababa at katamtamang mga frequency). Bukod pa rito, ginagamit ang Kevlar bilang elemento ng lakas sa mga fiber optic cable, gaya ng mga ginagamit sa pagpapadala ng audio data.
Mga string
Maaaring gamitin ang Kevlar bilang acoustic core sa mga string para sa mga instrumentong may kuwerdas. Ang mga pisikal na katangian ng Kevlar ay nagbibigay sa mga string ng lakas, kakayahang umangkop at katatagan. Ngayon, ang tanging gumagawa ng ganitong uri ng string ay CodaBow.
Mga tambol
Minsan ginagamit ang Kevlar bilang isang materyal para sa pagmamartsa ng mga snare drum (na may mga string sa ilalim ng ulo). Ang paggamit nito ay nagbibigay-daan sa amin upang makamit ang isang napakataas na pag-igting, na nagreresulta sa isang medyo malinaw na tunog sa output. Karaniwan, ang Kevlar ay pinahiran ng isang layer ng resin upang i-seal ito, at isang layer ng nylon ay idinagdag sa itaas upang magbigay ng isang patag na kapansin-pansin na ibabaw.
Iba pang mga Aplikasyon
Sumasayaw na may apoy
Ang mga wick para sa fire dancing props ay ginawa mula sa mga composite material na naglalaman ng Kevlar. Ang Kevlar mismo ay hindi mahusay na sumisipsip ng mga nasusunog na sangkap, kaya ito ay hinahalo sa iba pang mga materyales tulad ng fiberglass o koton. Ang mataas na paglaban sa init ay nagpapahintulot sa Kevlar wicks na magamit muli ng ilang beses.
Kawali
Minsan ginagamit ang Kevlar bilang kapalit ng Teflon coating ng ilang nonstick pan manufacturer.
Mga lubid, kable, kaluban
Ginagamit ang Kevlar sa mga tinirintas na lubid at kable, kung saan ang mga hibla ng Kevlar ay pinagsama-sama at natatakpan sa labas ng isang polyethylene sheath. Ginagamit ang mga cable sa mga suspension bridge. Ang Kevlar ay malawakang ginagamit bilang isang proteksiyon na panlabas na kaluban para sa mga fiber optic cable (pinoprotektahan ng materyal ang cable mula sa pinsala at kinking).
Ang mga kevlar woven shell ay ginawa ng mga sumusunod na kumpanya:
A.W. Chesterton Company(chesterton.com). Ang produkto nito, Chesterton 1740, ay isang intermediate braid na gawa sa Kevlar fiber at polytetrafluoroethylene (Teflon, PTFE). Mga pangunahing katangian ng Chesterton 1740: limitasyon sa temperatura - 260 °C (500 °F), paglaban sa kemikal - pH 4-11, limitasyon ng presyon 20 bar/g (300 psi). Ang bawat hibla ng hibla ay indibidwal na pinahiran ng PTFE upang mas mahusay na mawala ang init. Nag-aalok ang Chesterton 1740 ng iba't ibang kumbinasyon ng mga bahagi ng midsleeve upang makamit ang ninanais na pagtutol sa presyon, temperatura, mga kemikal at pagsusuot.
kumpanya Diflon(diflo n.it) ay nag-aalok ng woven sheaths KV series (-100 - 400 °C; 50 - 100 bar), na binubuo ng Kevlar fibers at polytetrafluoroethylene. Ang mga shell ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagtaas ng paglaban sa init. Ang shell na ito ay hindi nabahiran ng mga katabing ibabaw, may mababang koepisyent ng friction at nagpapalabas ng init. Aplikasyon: wastewater treatment, sluice system, low pressure valve, piston engine shaft, paghawak ng mga acid, alkalis, langis. Ang produkto ay may unibersal na aplikasyon, maliban sa pagtatrabaho sa oxygen, malakas na alkalis at oxidizing agent. Ang produkto ay angkop para sa industriya ng papel, petrochemical at kemikal na industriya at mga istasyon ng kuryente.
produkto DEPACAnstaltEstablishment(depac.at) ay isang mahusay na alternatibo sa asbestos-based braiding. Ang Kevlar braiding ay partikular na epektibo sa paghawak ng matitigas na materyales at sa industriya ng papel, mga gilingan ng bakal, wastewater treatment plant, at mga industriya ng asukal. Pinagsasama ng espesyal na 4-piece high-density diagonal weave ng DEPAC ang chemical resistance na may mataas na lakas upang matiyak ang pinakamainam na sealing na may kaunting contact pressure.
Pagbuo ng kuryente
Ang Kevlar ay ginamit ng mga siyentipiko mula sa Georgia Institute of Technology (USA) bilang batayan para sa isang eksperimento upang lumikha ng mga damit na maaaring makabuo ng kuryente. Ito ay ginawa sa pamamagitan ng paghabi ng zinc oxide nanowires sa tela. Kung matagumpay ang proyekto, ang bagong tela ay bubuo ng humigit-kumulang 80 milliwatts bawat metro kuwadrado.
Gusali
Ang maaaring iurong na bubong ng Kevlar, na sumasaklaw sa higit sa 5,500 metro kuwadrado, ay isang mahalagang bahagi ng disenyo ng Montreal Olympic Stadium para sa 1976 Summer Olympics. Ang pagtatayo na ito ay hindi kapani-paniwalang hindi matagumpay, dahil ang bubong ay natapos nang huli ng sampung taon, at pagkatapos ng isa pang sampung taon (sa katapusan ng Mayo 1998) kinailangan itong palitan pagkatapos ng ilang mga problema.
Mga preno
Ang stapled fiber ay ginamit bilang kapalit ng asbestos sa mga brake pad. Ang alikabok, na isang byproduct ng mga asbestos-based na preno, ay lubos na nakakalason, habang ang mga aramid fibers ay isang mas mahusay na opsyon.
Mga kompensator ng temperatura at mga hose
Ang Kevlar ay maaaring gamitin bilang isang reinforcing layer sa rubber bellows pipe expansion joints at rubber hoses, na nilayon para gamitin sa mataas na temperatura at dapat ay may mataas na lakas. Maaari rin itong gamitin bilang isang layer ng tirintas na ginagamit sa labas ng fire hose upang magdagdag ng higit na antas ng proteksyon laban sa matutulis na bagay.
Pisika ng butil
Isang manipis na window ng Kevlar ang ginamit sa eksperimento sa NA48 sa CERN. Ang materyal ay ginamit upang paghiwalayin ang vacuum chamber mula sa atmospheric pressure chamber. Ang isang serye ng mga eksperimento sa pisika ng butil NA48 ay may kinalaman sa pag-aaral ng mekanismo ng pagkabulok ng kaon. Mahigit sa 100 physicist, pangunahin mula sa Kanlurang Europa at Russia (JINR), ang nakibahagi sa gawaing siyentipiko.
Mga smartphone
Ang linya ng Motorola RAZR ng mga smartphone ay nakikilala sa pamamagitan ng pagkakaroon ng isang Kevlar rear casing. Pinili ng mga developer ng device ang materyal na ito kaysa sa iba, tulad ng carbon fiber, dahil sa paglaban nito sa mekanikal na stress at kawalan ng interference sa paghahatid ng signal.
Mga pinagsama-samang materyales
Ang mga Aramid fibers ay malawakang ginagamit upang palakasin ang mga composite na materyales, kadalasan ang parehong Kevlar ay ginagamit kasama ng carbon fiber at glass fiber. Ang matrix para sa mga composite na may mataas na pagganap ay karaniwang epoxy resin. Kasama sa mga karaniwang aplikasyon ang paggawa ng mga monocoque para sa mga F1 racing cars (isang uri ng space-frame construction kung saan (kumpara sa frame o frame structures) ang panlabas na shell ay ang pangunahing at kadalasan ang tanging load-bearing element); helicopter blades, kagamitan para sa tennis, table tennis, badminton at squash, produksyon ng mga kayaks, cricket bats, field hockey sticks at lacrosse sticks.
Sa kasalukuyan, ang Kevlar ay naging isang karaniwang bahagi ng pananamit at kagamitan para sa mga taong patuloy na nasa panganib ang buhay: mga opisyal ng militar at seguridad, mga astronaut at mananaliksik, mga atleta at mga bumbero. Ginagamit ang mga hibla ng Kevlar kung saan kinakailangan ang pagtaas ng lakas, mula sa mga gulong ng kotse hanggang sa mga hull ng yate, ang saklaw ng kanilang aplikasyon ay patuloy na lumalawak, at ang teknolohiya ng produksyon ay pinapabuti. Ang materyal na ito ay natanggap kalahating siglo na ang nakalilipas, at marami ang makakahanap na kakaiba na ang may-akda nito ay isang babae.
Paano nangyari si Kevlar?
Simboliko na ang imbentor ng kakaibang hibla na ito, si Stephanie Kwolek, ay mahilig magtahi ng mga damit para sa mga manika noong bata pa. Pagkatapos ng paaralan, nagtapos siya ng kimika sa Carnegie University, ngunit nangarap ng medisina. Upang kumita ng pera para sa pag-aaral sa unibersidad, noong 1946 ang batang babae ay nagsimulang magtrabaho sa sikat na pag-aalala sa DuPont, at sa lalong madaling panahon napagtanto na ang kanyang pagtawag ay, pagkatapos ng lahat, kimika. Noong 1964, ang grupo ni Kwolek ay nagtrabaho upang mapabuti ang produksyon ng mga polyaramids, mga polymer substance na may istrakturang tulad ng baras na maaaring palitan ang steel cord sa mga gulong. Sa pamamagitan ng pag-abandona sa paraan ng pagtunaw, nakagawa si Stephanie ng isang hindi pangkaraniwang solusyon na, kapag dumaan sa mga spinnerets, ay naging mga aramid thread.
Nang ang nagresultang hibla ay nagsimulang masuri para sa lakas, ang mga mananaliksik ay nagpasya na ang kagamitan ay nasira - ang mga tagapagpahiwatig ng lakas ng bagong materyal ay limang beses na mas malaki kaysa sa mga bakal.
Ang bagong materyal, na tinatawag na Kevlar, ay dumating sa komersyal na paggamit noong dekada sitenta. Nagsimula itong gamitin para sa paggawa ng mga gulong, cord tape, at mga composite na materyales. Kasabay nito, binigyang pansin ng mga ahensya ng militar at tagapagpatupad ng batas ang mataas na lakas ng polyaramid fibers, na ang layunin ay bumuo ng personal na kagamitan sa proteksiyon. Ang ideya ng isang bulletproof vest ay lumitaw noong Unang Digmaang Pandaigdig (ang may-akda nito ay ang manunulat na si Conan Doyle), ngunit ang mga tradisyonal na metal plate ay mabigat at humahadlang sa paggalaw.
Ang mga espesyalista mula sa American National Institute of Justice ay nagsagawa ng masusing pananaliksik sa loob ng ilang taon, kung saan napatunayan nila na ang paglaban sa mga bala para sa pinakakaraniwang 38 kalibre ay ibinibigay ng pitong layer ng Kevlar fabric. Ang huling yugto ng field testing ay nagpakita na ang lakas ng naturang body armor ay bumababa kapag ito ay nabasa at kapag nalantad sa UV rays. Napag-alaman din na ang mga produktong tela ng Kevlar ay lumalala sa kanilang mga proteksiyon na katangian pagkatapos ng ilang paghuhugas, at hindi nila pinahihintulutan ang pagpapaputi o dry cleaning.
Ang resulta ng mga development ay isang Kevlar body armor na pinahiran ng water-resistant fabric, na nagbibigay ng proteksyon para sa reinforced layer mula sa tubig at araw. Bilang karagdagan, ang mga helmet ng Kevlar, guwantes, insoles ng sapatos, atbp. ay nagsimulang gamitin bilang personal na kagamitan sa proteksiyon.
Mga katangian ng aramid fibers
Bilang karagdagan sa mataas na lakas, ang Kevlar ay may maraming iba pang mga natatanging katangian, lalo na:
- kapag nakikipag-ugnay sa apoy at mataas na temperatura, ang hibla na ito ay hindi nasusunog, hindi naninigarilyo o natutunaw;
- Ang Kevlar ay hindi nakakalason at hindi sumasabog;
- ang temperatura ng thermal decomposition nito ay 430-450 degrees;
- ang lakas ng armid fibers ay nagsisimula nang unti-unting bumaba kapag pinainit sa higit sa 150 degrees;
- kapag nagyelo, ang Kevlar ay nagiging mas malakas lamang, nagagawa nitong makatiis ng mga cryogenic na temperatura (hanggang sa -200 degrees);
- ang materyal na ito ay isang electrical insulator.
Bilang karagdagan, ang tela ng Kevlar ay malambot, hygroscopic at air-exchangeable, at medyo kumportableng gamitin. Totoo, hindi ito nalalapat sa damit na idinisenyo upang gumana sa mga kondisyon ng bukas na apoy at mataas na temperatura. Upang mapataas ang paglaban sa init, ang Kevlar ay pinahiran ng aluminyo. Ang materyal na ginawa mula sa naturang hibla ay mapagkakatiwalaang pinoprotektahan mula sa malakas na thermal radiation, pakikipag-ugnay sa mga ibabaw na pinainit hanggang 500 degrees, pati na rin mula sa mga splashes ng mainit na metal.
Dapat ding idagdag na ang materyal na ito ay medyo magaan - ang isang metro ng tela ay tumitimbang ng 30-60 g, at bagaman hindi ito mura (mula sa $ 30 bawat metro kuwadrado), ang mahusay na mga katangian ng proteksiyon nito ay ganap na nagbibigay-katwiran sa mga naturang gastos. Ang mga proteksiyon na materyales na pinalakas ng mga thread ng Kevlar ay medyo mas mura, na ginagawang lumalaban sa pagkapunit at abrasion. Ang ganitong mga tela ay ginagamit para sa mga proteksiyon na pagsingit sa trabaho at damit pang-sports, guwantes, at gayundin bilang mga insole na lumalaban sa pagsusuot. Ang pag-aalaga sa mga produktong gawa sa kanila ay napakasimple. Hindi nila dapat:
- maghugas ng madalas;
- malinis na may mga kemikal na reagents;
- ilantad sa sikat ng araw.
Saan ginagamit ang Kevlar?
Ang high-strength fiber na ito ay nakakahanap ng malawak na iba't ibang mga application - mula sa aviation at space industries hanggang sa sports at travel clothing. Dumating ang Kevlar sa merkado sa anyo ng mga sinulid, kurdon, tela, at bilang bahagi din ng pinagsama-samang at halo-halong mga materyales. Ang mga pangunahing paraan ng aplikasyon nito ay:
KEVLAR™- trade name ng aramid - polyparaphenylene terephthalamide, isang synthetic fiber na may mataas na lakas (limang beses na mas malakas kaysa sa bakal, tensile strength σ0 = 3620 MPa). Binuo ng kumpanyang Amerikano na DuPont noong 1965, nagsimula ang komersyal na paggamit nito noong unang bahagi ng 1970s. Ang magaan, matibay at ligtas na materyal ng Kevlar ay maaaring makabuluhang mapabuti ang mga katangian ng pagganap ng kasuotang pang-trabaho at kagamitang pang-proteksyon. Sa ngayon, ang Kevlar ay ginagamit sa paggawa ng mga produkto na nangangailangan ng mataas na resistensya ng pagsusuot ng mga materyales: climbing ropes, quickdraws, helmet, pang-itaas ng sapatos, backpacks, skis, guwantes, gayundin para sa paggawa ng workwear. Ang Kevlar fiber ay magaan at lubos na lumalaban sa iba't ibang uri ng mga epekto. Ito ay may mga katangian tulad ng non-flammability at heat resistance. Ayon sa mga developer, ang mga hibla ng Kevlar ay limang beses na mas malakas kaysa sa bakal para sa pantay na timbang.
Lugar ng aplikasyon ng Kevlar
Sa una, ang materyal ay binuo para sa pagpapatibay ng mga gulong ng kotse, at ginagamit pa rin sa kapasidad na ito ngayon. Bilang karagdagan, ang Kevlar ay ginagamit bilang isang reinforcing fiber sa mga composite na materyales, na malakas at magaan.
Ang Kevlar ay ginagamit upang palakasin ang tanso at fiber optic na mga cable (isang sinulid sa buong haba ng cable na pumipigil sa pag-unat at pagkasira ng cable), sa mga speaker cone, at sa prosthetic at orthopedic na industriya upang mapataas ang wear resistance ng mga bahagi ng carbon hibla ng paa.
Ang Kevlar fiber ay ginagamit din bilang isang reinforcing component sa halo-halong tela, na nagbibigay ng mga produktong gawa mula sa mga ito na lumalaban sa nakasasakit at mga impluwensya sa pagputol; lalo na, ang mga guwantes na proteksiyon at mga pagsingit ng proteksyon sa sportswear (para sa mga motorsports, snowboarding, atbp.) ay ginawa mula sa naturang mga tela . ).
Sa workwear, ang tela na may Kevlar fiber ay pangunahing ginagamit para sa pagpapatibay ng mga pad sa lugar ng tuhod (knee pad) at bahagi ng siko. kasi Ang tela ng Kevlar ay may mataas na resistensya sa abrasion, kaya ginagamit ito sa mga damit sa mga lugar kung saan ang pinakamalaking diin ay sa abrasion, mga hiwa at mga butas.
Gamitin sa body armor
Istraktura ng Kevlar. Ang mataas na antas ng pagkakasunud-sunod at lakas ng polimer ay ibinibigay ng intermolecular hydrogen bond.
Ang mga mekanikal na katangian ng materyal ay ginagawang angkop para sa paggawa ng mga bulletproof vests. Ito ay isa sa mga pinakatanyag na gamit ng Kevlar.
Noong 1970s, isa sa pinakamahalagang pagsulong sa pagbuo ng body armor ay ang paggamit ng Kevlar fiber reinforcement. Ang pagbuo ng Kevlar body armor ng National Institute of Justice ay naganap sa loob ng ilang taon sa apat na yugto. Sa unang yugto, ang hibla ay nasubok upang matukoy kung maaari nitong ihinto ang isang bala. Ang ikalawang hakbang ay upang matukoy ang bilang ng mga layer ng materyal na kailangan upang maiwasan ang pagtagos ng mga bala ng iba't ibang kalibre na naglalakbay sa iba't ibang bilis, at upang bumuo ng isang prototype na vest na maaaring maprotektahan ang mga empleyado mula sa mga pinakakaraniwang banta: .38 Espesyal at .22 Long Rifle mga bala. Noong 1973, isang pitong-layer na Kevlar fiber vest ang binuo para sa field testing. Napag-alaman na kapag basa, ang mga proteksiyon na katangian ng Kevlar ay lumala. Ang kakayahang protektahan laban sa mga bala ay nabawasan din pagkatapos ng exposure sa ultraviolet light, kabilang ang sikat ng araw. Ang dry cleaning at bleach ay negatibong nakakaapekto sa mga katangian ng proteksyon ng tela, tulad ng paulit-ulit na paghuhugas. Upang malampasan ang mga problemang ito, binuo ang isang waterproof vest na may patong na tela upang maiwasan ang pagkakalantad sa sikat ng araw at iba pang mga nakakapinsalang salik.
Paggawa ng barko
Sa huling dekada, naging laganap ang Kevlar sa paggawa ng mga barko. Dahil sa mga teknolohikal na paghihirap at presyo ng Kevlar, ito ay ginagamit nang pili. Halimbawa, sa bahagi lamang ng kilya o sa mga tahi. Maraming mga tagagawa (tulad ng mga shipyards BAIA Yachts, Blue water, Danish yacht, Zeelander Yachts), na gumagawa ng hindi napakaraming bilang ng mga yate bawat taon, ay sistematikong lumilipat sa paggamit ng Kevlar. Ang nangunguna sa paggawa ng mga Kevlar yacht ay ang Italian shipyard na Cranchi, na gumagawa ng mga Kevlar yate na may sukat mula 11 hanggang 21 metro.
Industriyang panghimpapawid
Ang Kevlar ay ginagamit sa disenyo ng isang bilang ng mga unmanned aerial na sasakyan (tulad ng RQ-11) upang mapabuti ang proteksyon.
Mga katangian ng temperatura
Ang Kevlar ay nagpapanatili ng lakas at pagkalastiko sa mababang temperatura, hanggang sa cryogenic na temperatura (−196 °C), bukod pa rito, sa mababang temperatura ay nagiging mas malakas pa ito.
Kapag pinainit, hindi natutunaw ang Kevlar, ngunit nabubulok sa medyo mataas na temperatura (430-480 °C). Ang temperatura ng agnas ay depende sa rate ng pag-init at ang tagal ng pagkakalantad sa temperatura. Sa matataas na temperatura (mahigit sa 150 °C), bumababa ang lakas ng Kevlar sa paglipas ng panahon. Halimbawa, sa temperatura na 160 °C, bumababa ang lakas ng makunat ng 10-20% pagkatapos ng 500 oras. Sa 250°C, nawawala ang 50% ng lakas nito sa Kevlar sa loob ng 70 oras.